熱交換器和制造該熱交換器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開了一種熱交換器和制造該熱交換器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一些熱交換器和制造熱交換器的方法。然而，它們具有多種缺點。
[0003]在很多領(lǐng)域中，使用由實體壁隔開的具有不同溫度的兩個流體之間的熱交換過程。如上描述的用于能夠轉(zhuǎn)移具有不同溫度的兩個或多個流體之間的熱量的裝置被定義為熱交換器。
[0004]熱交換器的具體產(chǎn)品可能通常指冷凝器和蒸發(fā)器，S卩，例如安裝在空調(diào)、冰箱和陳列柜中的冷卻循環(huán)的元件。取決于安裝位置，熱交換器被用于通過響應(yīng)于制冷劑(即，傳熱介質(zhì))的變化來排放或吸收熱量以執(zhí)行加熱或冷卻。
[0005]在用于加熱和冷卻的大部分熱交換器中，主要使用翅片管方法，其中多個散熱片被插在制冷劑管道(也稱為管)上。當(dāng)制冷劑在制冷劑管道內(nèi)循環(huán)時，通過制冷劑管道在制冷劑與外部空氣之間交換熱量，并且同時，通過與制冷劑管道的外周面緊密結(jié)合的多個散熱片來大大擴展熱交換面積，因此熱量得以迅速交換。
[0006]圖1是使用通常的翅片管方法的熱交換器的示意圖。圖1的熱交換器100包括被配置為具有在其中穿過的制冷劑且呈多段彎曲的制冷劑管道(或管)10、與制冷劑管10的外部結(jié)合且被配置為通過擴展熱交換面積來提高熱交換效率的多個散熱片20、以及被配置為支撐制冷劑管10的兩端的支撐件30。
[0007]為了借助于制冷劑管10的外周面與多個散熱片20之間的大接觸面積中的緊密耦接來減小它們之間的接觸熱阻，制冷劑管10被插入多個散熱片20且使用管膨脹球14來機械地擴展所插入的制冷劑管10，使得制冷劑管10被緊密地貼附于多個散熱片20，如圖2所示。為了將制冷劑管10插入多個散熱片20，制冷劑管10的外徑需要小于形成在多個散熱片20中的翅片翻邊(fin collar)的內(nèi)徑。在圖2的多個散熱片20中，平行于制冷劑管10的外周面延伸的部分對應(yīng)于翅片翻邊。
[0008]圖3A-圖3E示出形成熱交換器的翅片的翅片翻邊的一般過程。通過以下過程來形成翅片翻邊21:擴展在翅片20中將形成通孔和翅片翻邊21部分的第一和第二形成過程，刺穿被擴展部分的過程，使翅片翻邊21的高度站立且執(zhí)行光滑加工(ironing)的過程，以及在翅片翻邊21的頂部形成凸緣或末端卷曲部22的再張開或卷曲過程。
[0009]為了提高熱交換器的傳熱性能，在制冷劑管10( S卩，圓形管道)的內(nèi)周面中可以加工具有或生成突起形狀的凹槽。機械管膨脹過程可以使凹槽變形，并且這種變形可以減小凹槽的表面積，從而使傳熱性能降低。另外，如果使用機械管膨脹方法來制作翅片管熱交換器，那么在管與翅片之間可能產(chǎn)生間隙，且管與翅片之間的接觸熱阻增大，導(dǎo)致較低的傳熱性能。
[0010]與使用施加機械管膨脹的翅片管方法的熱交換器相比，通過硬釬焊結(jié)合管與翅片的熱交換器不具有使傳熱性能降低的凹槽變形或接觸熱阻增大的問題。已經(jīng)嘗試將這種硬釬焊工藝應(yīng)用到使用翅片管方法的熱交換器，但是因為在管與翅片之間浸潤或推動用于結(jié)合管與翅片的填充金屬的毛細(xì)力作用不規(guī)則，所以具有難以實現(xiàn)管與翅片之間的緊密結(jié)合的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]【技術(shù)問題】
[0012]本發(fā)明的一個目的是提高熱交換器的傳熱性能。
[0013]另外，本發(fā)明的具體目的是提供一種熱交換器，其中在冷卻管與翅片之間均勻地浸潤填充金屬，使得很好地執(zhí)行硬釬焊。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是提供一種形成能夠很好地執(zhí)行硬釬焊的散熱片的方法。
[0015]【技術(shù)方案】
[0016]本文公開的實施例提供一種制造熱交換器的方法，所述方法可以包括:將管插入形成在涂覆有填充金屬的翅片中的通孔中；以及由硬釬焊工藝通過所述填充金屬來結(jié)合所述管與所述翅片的翅片翻邊。凸緣可以不形成在所述翅片翻邊的頂部上或所述翅片翻邊的頂部處，所述翅片翻邊從形成翅片的通孔中的平面豎直地突出。
[0017]本文公開的實施例還提供一種熱交換器，所述熱交換器可以包括:管，被配置為包括形成在所述管內(nèi)的多個凹槽；以及多個翅片，每個翅片被配置為具有形成在所述翅片內(nèi)的至少一個通孔，使得所述管被插入所述通孔，以及被配置為具有在所述通孔附近豎直彎曲的翅片翻邊，并且在所述翅片翻邊的頂部不形成凸緣。
[0018]所述多個翅片可以以對應(yīng)于所述翅片翻邊高度的間隔平行布置，并且可以通過填充金屬將翅片翻邊的內(nèi)周面與所述管的外周面結(jié)合。
[0019]所述管可以由鋁(Al)制成。
[0020]所述管的外周面與所述翅片翻邊的內(nèi)周面之間的間隔可以為大約0.1mm或更小。
[0021]所述填充金屬可以僅僅被覆蓋在所述翅片的一個表面上或者可以僅僅被覆蓋在形成所述通孔的部分上。
[0022]【有益效果】
[0023]在根據(jù)實施例的熱交換器中，通過硬釬焊可以減小翅片與管之間的接觸熱阻，且由于沒有執(zhí)行膨脹所以管內(nèi)的凹槽沒有被壓扁，且因此加寬了熱傳遞橫截面積。因此，可以提尚傳熱性能。
【附圖說明】
[0024]參照下面的附圖來詳細(xì)描述實施例，附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，附圖中:
[0025]圖1是使用通常的翅片管方法的熱交換器的示意圖；
[0026]圖2是圖1的熱交換器的一部分的橫截面圖，示出被插入多個散熱片的管被管膨脹球機械地擴展的狀態(tài)；
[0027]圖3A-圖3E示出形成熱交換器的翅片的翅片翻邊的一般過程；
[0028]圖4示出作用為浸潤或推動填充金屬進入形成在翅片翻邊的頂部上或翅片翻邊的頂部處的末端卷曲部(或凸緣)的小的毛細(xì)力；
[0029]圖5示出均勻地作用在根據(jù)實施例形成的翅片翻邊與管之間的毛細(xì)力；
[0030]圖6A-圖6D示出根據(jù)實施例形成翅片的翅片翻邊的過程；以及
[0031]圖7A-圖7B示出在根據(jù)實施例制作的熱交換器中翅片與管之間的間隙。
【具體實施方式】
[0032]下文中，參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)實施例的熱交換器和制造該熱交換器的方法。在可能的情況下，相同的附圖標(biāo)記被用于表示相同的元件，并且省略了重復(fù)公開。
[0033]銅(Cu)通常被用在使用翅片管方法的熱交換器的管中。這是因為銅(Cu)有以下優(yōu)點:它具有形成凹槽以通過增大表面積來提高傳熱效率所必需的較高的可機械加工性、用以減小在膨脹過程中發(fā)生的凹槽的壓扁或變形所必需的強度以及相對高的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0034]因為銅(Cu)重而昂貴，所以需要取代銅(Cu)的金屬。鋁(Al)被用在使用多流(MF)通道方法的熱交換器中，即，例如在車輛中的其重量成為重要因素的一種熱交換器。鋁(Al)具有比銅(Cu)較低的導(dǎo)熱系數(shù)、較差的可機械加工性和較低的強度，但具有比銅(Cu)更輕和更便宜的優(yōu)點。
[0035]因為鋁(Al)具有比銅(Cu)較差的可機械加工性和和更低的強度，所以在使用通過膨脹來結(jié)合管和翅片的翅片管方法的熱交換器的管中，鋁的直接應(yīng)用(Al)受到限制。這是因為難以形成管內(nèi)的精細(xì)凹槽。另外，因為由于在膨脹過程中凹槽容易壓扁或變形而使管內(nèi)的表面積減小，所以傳熱效率明顯地減小。在使用MF通道方法的熱交換器中，通過硬釬焊方法來結(jié)合鋁(Al)管和鋁(Al)翅片。
[0036]下文簡要描述硬釬焊。
[0037]硬釬焊是一種在450°C或更大值時通過施加熱量至填充金屬來結(jié)合兩個基底金屬，而在基底金屬熔點或低于該熔點處不損壞兩個基底金屬的技術(shù)。尤其，通過使用具有450°C或更高的液線溫度的填充金屬，在基底金屬的固相線溫度或低于該溫度處施加熱量來結(jié)合兩個基底金屬的方法可以稱為硬釬焊。
[0038]作為參考，使用填充金屬的結(jié)合方法可以被主要分類為熔接(welding)、硬釬焊(brazing)和軟釬焊(soldering)。下面描述這三種方法之間的差異。軟釬焊指使用具有450°C或更小熔點的填充金屬來結(jié)合金屬的方法。在熔接和硬釬焊中，在450°C或更高的溫度來結(jié)合兩個基底金屬。在熔接中，在基底金屬的熔點或大于該熔點處來結(jié)合兩個基底金屬。然而在硬釬焊中，通過在基底金屬熔點或小于該熔點處僅僅熔化填充金屬而不損壞基底金屬來結(jié)合兩個基底金屬。